CICLOS EN LA NATURALEZA

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CICLOS EN LA NATURALEZA

Navegaremos por... • Materia, energía y vida • Los ciclos en la naturaleza Ciclo del carbono y oxígeno Ciclo del agua Ciclo del nitrógeno • Alteraciones en los ciclos naturales

C ONVERSEMOS

Fotobanco

U NIDAD

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Algunas actividades humanas pueden afectar a los elementos que forman el medioambiente y deteriorar las condiciones de vida en nuestro planeta. Muchos efectos del desarrollo industrial han favorecido la pérdida de la biodiversidad y algunas consecuencias son irreversibles. ¿Qué importancia tiene el cuidado de la naturaleza?, ¿cómo puedes ayudar a evitar la destrucción del planeta?

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Unidad 2

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En esta unidad aprenderás a… Comprender que la materia circula por los ecosistemas, a través de los ciclos biogeoquímicos. Describir los procesos básicos de los ciclos del agua, del carbono y del nitrógeno. Conocer la importancia de los organismos productores y descomponedores, dentro de los diferentes ciclos biogeoquímicos. Comprender los principales efectos de la intervención humana en el ambiente y la modificación de los ciclos biogeoquímicos.

Demuestro lo que sé… 1. Observa las siguientes fotografías y luego responde.

A

B

a. Nombra los componentes del ecosistema que observas en las fotografías. b. ¿Interactúan entre sí los componentes de cada ecosistema?, ¿cómo lo hacen? c. ¿Qué se necesita para mantener la vida en ambos ecosistemas? 2. Completa en tu cuaderno las siguientes oraciones. a. La energía que necesitan los seres vivos proviene del … . Esta, es utilizada por las … para fabricar sus … . b. La energía … de un ser vivo a otro a través de las … que están constituidas por organismos …, … y … . c. Algunas sustancias vitales para la vida en la Tierra son el …, … y el …, los cuales se reciclan a través de los … .

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Red de conceptos En esta unidad relacionaremos varios conceptos que nos permitirán comprender cómo fluye la materia en el ecosistema.

EN LA NATURALEZA existen Ciclos de la materia

La intervención humana

como

puede provocar un Impacto global sobre el medioambiente

Ciclo del agua

Ciclo del carbono

Ciclo del nitrógeno

¿Qué piensas tú? En diversas actividades, el ser humano utiliza la energía que proviene de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural). El consumo de combustibles fósiles en industrias, centrales térmicas, calefacción y automóviles, ejerce un efecto nocivo sobre el medio. La emisiones procedentes de estas actividades pueden causar graves daños a la atmósfera, como la lluvia ácida, la destrucción de la capa de ozono y el efecto invernadero.

Comenta con tu curso: ¿Cuáles son los efectos nocivos del uso de la energía procedente de fuentes tradicionales como el carbón, el petróleo y el gas natural? ¿Conoces fuentes alternativas de donde obtener energía?, ¿cuáles? ¿Qué ventajas traería utilizar esas fuentes alternativas?

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Unidad 2

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UNIDAD

DESAFÍO

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inicial ¿Cómo aumenta la temperatura del planeta?

Muchas veces habrás oído hablar sobre el calentamiento global que está experimentando nuestro planeta, seguramente has notado que es un tema que preocupa a las autoridades de muchos países. ¿Conoces en qué consiste el calentamiento de la Tierra?, ¿podrías explicarlo? Junto con 2 ó 3 compañeros o compañeras consigan los siguientes materiales: 2 tazas de tierra, 2 termómetros (de 100 ºC), 2 frascos de vidrio, 1 trozo de plumavit para construir las tapas de los frascos. Rotulen los frascos con las letras A y B. Pongan la tierra en ambos frascos y entierren los termómetros en la tierra. Con el trozo de plumavit, construyan dos tapas para ambos frascos. Cubran el frasco A con la tapa de plumavit, de manera que quede totalmente aislado y antes de colocar la tapa al frasco B, perfórenlo, generando agujeros que permitan la circulación de aire al interior de este.

Frasco A

Frasco B

Después de 20 minutos registren las temperaturas que marcan los termómetros y respondan en sus cuadernos:

1. 2. 3. 4. 5.

¿Qué ocurrió con la temperatura de ambos frascos? ¿Por qué creen que la temperatura es diferente? ¿Cuál es el origen del calor dentro del frasco A? ¿Cómo es posible que el calor entre al frasco, pero no salga? ¿Qué efecto se representó con el modelo que fabricaron? Explíquenlo.

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1. MATERIA, ENERGÍA Y VIDA Atmósfera

Nuestro planeta reúne una serie de características que hacen posible la vida: una fuente de energía externa, el sol; una atmósfera y la existencia de agua. Seres vivos

Los componentes de la Tierra son de gran importancia para la existencia de los seres vivos. En la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera se encuentran los mismos elementos químicos que están presentes en los seres vivos; sin embargo la abundancia de cada componente varía en los distintos ambientes.

Corteza terrestre

Hidrosfera

En la atmósfera el gas más abundante es el nitrógeno (78,1%). En la corteza terrestre abunda el oxígeno y diversos minerales. La hidrosfera está formada exclusivamente por agua. En los seres vivos el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno representan más del 95 % de su peso. Los elementos químicos que forman parte del mundo natural son importantes para la existencia y el desarrollo de la vida. El agua, el carbono, el oxígeno y el nitrógeno circulan constantemente entre los seres vivos y el ambiente, estableciendo los ciclos biogeoquímicos.

Conociendo más La biosfera es la parte de la Tierra donde se encuentran los seres vivos. Es el espacio de vida en nuestro planeta. Podemos encontrar seres vivos en la hidrosfera, la litosfera y la atmósfera. La biosfera presenta una gran diversidad. Según cómo sean las condiciones del medio, el suelo, la temperatura y las precipitaciones en cada lugar, existen unos u otros seres vivos. 50

Unidad 2

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UNIDAD

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Trabaja con la información 1. Lee con atención el siguiente párrafo y luego responde las preguntas planteadas: ¿Por qué no hay vida en la Luna y sí en la Tierra? Si fueramos a la Luna, descubriríamos enseguida lo distinta que es de la Tierra. De lo primero que nos daríamos cuenta, es de nuestra imposibilidad para respirar. A esa distancia veríamos nuestro planeta muy pequeño. Su color azulado nos recordaría la presencia de agua, de los mares. A los pocos minutos, en el silencio absoluto y mirando a nuestro alrededor, nos daríamos cuenta de que no hay ningún ser vivo. Tabla N° 1: Condiciones en la Tierra y en la Luna Luna

Tierra

Atmósfera

Ausente.

Presente.

Hidrosfera

Ausente.

Presente.

Seres vivos

No hay.

Gran diversidad.

Oxígeno

Se encuentra asociado Representa el 21% de los gases a otros minerales en de la atmósfera. Es importante los suelos. en la respiración.

Carbono

En muy pequeñas cantidades (menos del 0,01%).

Se encuentra en la atmósfera, en los océanos y en la tierra. Se utiliza en la respiración y en la formación de moléculas orgánicas.

Nitrógeno

En muy pequeñas cantidades (menos del 0,01%).

Más del 70% de la atmósfera está compuesta por este elemento. Forma las proteínas y otras moléculas.

a. ¿Qué condiciones permiten la existencia de b.

c.

d. e.

vida en la Tierra? Nombra los componentes geológicos de nuestro planeta que permiten la existencia de vida en él. En la Tierra, ¿siempre se han dado características favorables para los seres vivos? Explica. ¿Qué gases de la atmósfera son fundamentales para los seres vivos? ¿Para qué utilizan el agua los seres vivos?

El aspecto inerte de la superficie de la Luna.

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GLOSARIO Ecosistema: conjunto formado por una comunidad biológica, las condiciones del lugar donde se ubica y las relaciones que puedan establecerse entre los seres vivos.

¿Cómo fluye la materia y la energía? Los seres vivos toman la materia y energía disponible en su medioambiente con el fin de utilizarlos para realizar procesos vitales. Esta materia y energía, luego son transferidas a los seres vivos y al ambiente. Productores

Energía solar (útil)

BIOCENOSIS

BIOTOPO

Descomponedores

Energía no utilizada

Materia

La energía fluye en una sola dirección entre los seres vivos de un ecosistema. La energía solar es aprovechada por organismos productores, como las plantas, y se transfiere a organismos consumidores, como los herbívoros, y luego a otros organismos consumidores, como los carnívoros. Todos los organismos de esta cadena constituyen la biocenosis. En cada traspaso de energía, entre los diferentes tipos de organismos hay una liberación de energía al medio, en forma de calor. Por el contrario, la materia fluye cíclicamente, los elementos químicos son transferidos entre los seres vivos y en el propio biotopo de cada ecosistema. El biotopo es el espacio físico, natural y limitado donde vive la biocenosis.

Alimentos y agua (materia + energía)

Agua

CO2 Calor (energía)

Luz (energía)

Calor (energía) Materia

En los organismos, la materia y la energía fluyen por circuitos abiertos, mientras que en los ecosistemas, la materia se recicla.

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Excrementos y secreciones (materia + energía)

Luz reflejada (energía)

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UNIDAD

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Analiza 1. Analiza el esquema que se muestra a continuación y luego responde las preguntas en tu cuaderno.

ECOSISTEMA

Atmósfera

Hidrosfera

Biotopo

Biocenosis

formado por el

formada por los

Medio físico

Seres vivos

Litosfera

Productores

Consumidores

Descomponedores Establecen relaciones

a. b. c. d. e. f.

¿Qué es un ecosistema? ¿Cuáles son los componentes físicos de un ecosistema? ¿Cuáles son los componentes biológicos de un ecosistema? Indica tres funciones de los componentes abióticos. ¿Qué crees que sucedería si la biocenosis no interactuara con el biotopo? ¿Por qué decimos que la biocenosis está en continua interrelación con otros componentes inorgánicos del ecosistema?

2. Indica a partir de la imagen. a. ¿De que forma está representada la biocenosis en la imagen? b. ¿De que manera está representado el biotopo en la imagen?

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Los seres vivos se relacionan con su entorno Como hemos visto, la materia se recicla una y otra vez en la naturaleza, gracias a la acción de los organismos que interactúan entre sí. Estos organismos efectúan diversos procesos que permiten, por un lado, incorporar materia y energía. Como también, aprovechar la materia desechada por los seres vivos (cadáveres, excrementos, entre otros). Los organismos que permiten la circulación de materia y energía se pueden agrupar de la siguiente forma:

Productores Son organismos autótrofos: que utilizan la energía del sol, el agua y el dióxido de carbono para producir sus propios nutrientes, en el proceso de fotosíntesis. A través de la fotosíntesis se incorporan energía y materia desde el biotopo hacia los seres vivos de un ecositema. Plantas.

Consumidores Son los organismos heterótrofos que no pueden producir sus propios nutrientes y los obtienen de otros seres vivos, o de partes de ellos. Dentro de este grupo encontramos a los consumidores primarios (principalmente herbívoros), a los consumidores secundarios (carnívoros) y a los consumidores terciarios. Vaca, consumidor primario.

Descomponedores Organismos que desintegran los restos de otros seres vivos. Como resultado de la actividad metabólica de los descomponedores, los compuestos orgánicos se degradan, liberándose sustancias inorgánicas al suelo o al agua. Desde ahí se vuelven a incorporar algunas sustancias a los productores, reiniciando el ciclo. Bacterias. 54

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UNIDAD

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Evaluando lo aprendido 1. Completa en tu cuaderno el siguiente cuadro. Componente de la Tierra

Elemento o compuesto abundante

Atmósfera Hidrosfera Litosfera Biosfera

Importancia

o ern d cua u nt e pia Co

2. Utilizando flechas, indica en tu cuaderno cómo fluye la energía y la materia en un ecosistema y en un ser vivo.

3. Completa en tu cuaderno el esquema, utilizando los siguientes conceptos: consumidores terciarios, descomponedores, consumidores primarios, productores y consumidores secundarios.

¿Cómo estuvo tu trabajo? Si completaste correctamente el cuadro de la actividad 1, ¡muy bien! De lo contrario, revisa el contenido de la página 50. Si estableciste correctamente el flujo de materia y energía, ¡felicidades! Si fallaste, vuelve a la página 52 y revisa la información. Si lograste completar el esquema de la actividad 3, ¡excelente! Revisa el contenido de la página 54, si fallaste.

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2. LOS CICLOS EN LA NATURALEZA Muchas de las sustancias necesarias para los seres vivos, como el agua, el oxígeno, el carbono, el nitrógeno, el fósforo y el azufre, entre otras, se encuentran en cantidades fijas en el planeta y han estado en la Tierra desde sus inicios. ¿Por qué crees que estas sustancias no se agotan? Los elementos y compuestos inorgánicos que forman parte de la materia viva fluyen en el ecosistema a través de los ciclos biogeoquímicos. Estos ciclos incluyen componentes geológicos (atmósfera, litosfera e hidrosfera) y también componentes biológicos (productores, consumidores y descomponedores).

Carbono y oxígeno: elementos fundamentales para la vida El carbono (C) y el oxígeno (O) son elementos fundamentales para los seres vivos, ya que forman parte de importantes moléculas orgánicas, como las proteínas, lípidos y carbohidratos, entre otras moléculas que son esenciales para la vida. En la naturaleza, el O2 y el CO2 se mantienen en proporciones más o menos constantes, debido a que están renovándose permanentemente a través de ciclos. En estos ciclos, los gases mencionados son incorporados desde el ambiente por seres vivos, y son transformados a través de sus procesos vitales. Luego vuelven al ambiente, pudiendo ser reincorporados por los organismos. El intercambio de carbono y oxígeno entre el medioambiente y los seres vivos se realiza mediante los procesos de fotosíntesis y respiración; ambos constituyen la base de estos ciclos. Dióxido de carbono y agua

Oxígeno

Fotosíntesis Respiración

El oxígeno (O2) representa el 21% de los gases atmosféricos y el dióxido de carbono (CO2), el 0,03%.

Glucosa y oxígeno

La cantidad de oxígeno que las plantas liberan en la fotosíntesis es mucho mayor que el consumido durante la respiración.

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Unidad 2

Dióxido de carbono y agua

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UNIDAD

INTERPRETANDO Observación

un experimento CULTIVANDO TOMATES

Un grupo de investigadores observó que la abundancia relativa de tres especies de insectos varió significativamente en tres ambientes distintos.

Problema científico Las elevadas concentraciones de CO2 atmosférico ¿pueden influir en la abundancia de insectos de una población?

Hipótesis La abundancia de insectos de una población aumenta cuando las concentraciones de CO2 atmosférico se elevan.

Método experimental a. Se crearon 16 parcelas experimentales de 1 m2 cada una. En ellas se introdujeron poblaciones de una misma especie de insecto. Las 16 parcelas se mantuvieron en las mismas condiciones de luminosidad y humedad. En ocho parcelas, los niveles de CO2 variaron naturalmente. En las restantes se mantuvo un nivel elevado de CO2 del aire. b. Se mantuvieron las poblaciones por 9 generaciones, durante 9 meses (se reproducen una vez por mes), y se registró la abundancia de los insectos en las 16 parcelas, una vez al mes, al igual que la abundancia de los hongos que proliferaron naturalmente, en las parcelas.

Resultados

Análisis experimental 1. ¿Cuál fue la causa de la variación en la cantidad de insectos de las parcelas con altos niveles de CO2 ambiental? 2. ¿Qué pasó en las poblaciones de las parcelas con niveles normales de CO2? 3. ¿Qué crees que ocurriría con las poblaciones si el experimento se extendiera en el tiempo por 10 generaciones más? Explica. 4. Los elevados niveles de CO2 ¿inciden en el medioambiente?, ¿por qué?

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¿Cómo circulan el carbono y el oxígeno en la naturaleza? Los heterótrofos incorporan el O2 de la atmósfera y obtienen el carbono a partir del consumo de moléculas orgánicas, como la glucosa, que forma parte de otros seres vivos, para obtener energía mediante el proceso de respiración celular. Producto de estas reacciones se libera CO2 que es captado por organismos fotosintéticos.

Respiración

Descomposición

Plantas y animales muertos, restos de hojas, excrementos y otros desechos orgánicos son consumidos por organismos descomponedores. Durante las reacciones de descomposición, parte del carbono se incorpora al suelo y otra parte es liberada a la atmósfera en forma de CO2.

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Unidad 2

Bajo la superficie de la tierra se encuentran yacimientos de carbón y petróleo. Estos son utilizados por los humanos en la combustión, liberando CO2 a la atmósfera.

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UNIDAD

Combustión

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Para realizar el proceso de fotosíntesis, los organismos productores utilizan el carbono, que se encuentra en el ambiente en estado gaseoso, en forma de dióxido de carbono (CO2), para poder construir moléculas orgánicas como la glucosa. Como producto, se libera O2 a la atmósfera.

Fotosíntesis

Depósitos de combustibles fósiles

Conversemos Los contaminantes de la atmósfera son sustancias que se incorporan al aire, producto de la acción humana. Si bien el CO2 es un gas natural de la atmósfera, en los procesos de producción de energía, como la calefacción y el transporte, se libera este compuesto a la atmósfera, elevando las concentraciones normales del gas. ¿Cómo crees que se vería afectado el ciclo si las concentraciones de CO2 son muy elevadas?, ¿qué medidas propondrías para disminuir la contaminación por CO2? Ciclos en la naturaleza

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El agua: elemento vital El agua es uno de los compuestos más importantes y abundantes en los seres vivos, por lo que su disponibilidad en el ecosistema incide significativamente en sus componentes, tanto abióticos (por ejemplo, variables atmosféricas) como bióticos (organismos de todos los grupos).

La mayor parte del agua (95%) está contenida en los océanos y mares. El resto corresponde a agua dulce, que se encuentra en los lagos, ríos y acuíferos subterráneos (2%) y a la gran reserva de agua dulce, en forma de hielo, que contienen los casquetes polares y los glaciares (3%).

El agua circula continuamente de los océanos a la atmósfera, luego a la tierra y regresa a los océanos, proporcionando un suministro renovable. Este ciclo, a través del cual se mantiene un equilibrio del agua, se llama ciclo del agua o ciclo hidrológico.

Conversemos El ciclo del agua en el ambiente es dinámico y se produce gracias a la energía solar. El calor del sol hace que el agua se evapore desde las masas de agua, tierras húmedas y también desde el cuerpo de los organismos. El sol es el origen de toda la energía, la cual llega a la Tierra en forma de luz y calor. ¿Cuál crees tú que es la importancia del sol para los seres vivos del planeta? 60

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UNIDAD

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Ciclo del agua Cuando desciende la temperatura, asociada a otros factores atmosféricos, el vapor de agua se condensa y se forman las nubes.

Los seres vivos, principalmente las plantas, aportan una cantidad considerable de vapor de agua a la atmósfera, mediante la transpiración.

Desde las nubes el agua precipita en forma de granizo, nieve o lluvia, reincorporándose a ríos, mares y lagos.

El agua que precipita puede infiltrarse en el suelo formando acuíferos subterráneos (aguas subterráneas), o bien fluye formando ríos o arroyos que llegan al mar.

En la atmósfera, el agua se encuentra como vapor de agua procedente de la evaporación de aguas superficiales, océanos, lagos y ríos, principalmente.

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HACIENDO

ciencia ¿Cómo circula el agua por el planeta?

Observación El ciclo del agua es el ciclo más activo de la superficie del planeta: mueve gran cantidad de materia.

Problema científico ¿Cuál es la causa de que el agua circule constantemente por el planeta?

Formulación de hipótesis La circulación de agua en la naturaleza es posible gracias a los cambios de estado que experimenta.

PROCESOS CIENTÍFICOS Observación Planteamiento del problema Formulación de hipótesis Experimentación y control de variables Recolección de datos Análisis de resultados y conclusiones

Experimentación y control de variables a. Junto a 2 ó 3 compañeros o compañeras, consigan los siguientes materiales: un termómetro, vaso de vidrio, frasco de vidrio grande con tapa y varios cubitos de hielo. b. Coloquen los cubitos de hielo en el vaso, introdúzcanlo en el frasco y tápenlo. c. Pongan el frasco en un lugar donde reciba luz solar o bajo luz artificial (pueden utilizar una lámpara) y esperen 20 minutos. Observen lo que ocurre con el hielo y anótenlo en sus cuadernos. Abran el frasco y registren la temperatura, introduciendo un termómetro, durante 30 segundos. Posteriormente, tapen el frasco. d. Transcurridos 20 minutos, coloquen el frasco en un lugar más frío y déjenlo por 20 minutos más. Anoten sus observaciones.

Recolección de datos Registren en sus cuadernos todas las observaciones; pueden utilizar una tabla como la siguiente: A los 20 minutos A los 40 minutos

Observaciones Sensación térmica del frasco

Estado del agua

rno tu cuade n e ia p o C

Análisis de resultados y conclusiones 1. Nombra las variables (dependiente, independiente y constante) con las que trabajaste 2. 3. 4. 5. 6.

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en el experimento. ¿Qué sucedió con el hielo al estar expuesto a la luz? Explica. ¿Qué ocurrió con el frasco en el lugar frío? ¿Qué relación existe entre los cambios de estado del agua y el ciclo hidrológico? Explica. ¿A qué se debe que existan cambios de estado del agua? Explica cómo ocurren en la naturaleza los cambios que observaste en la experiencia realizada.

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UNIDAD

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El nitrógeno en la naturaleza El nitrógeno es un elemento esencial para el desarrollo de la vida en la Tierra. Forma parte de los aminoácidos, que constituyen las proteínas, y de otros compuestos orgánicos. ¿De dónde obtienen el nitrógeno los seres vivos? El nitrógeno molecular (N2) es uno de los elementos más abundantes en la Tierra, constituyendo cerca del 78% de los gases que componen la atmósfera. Sin embargo, la mayoría de los organismos no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico en forma directa, sino que dependen del nitrógeno presente en el suelo, el cual debe previamente fijarse, es decir, combinarse con otros elementos. La fijación biológica del nitrógeno la realiza un grupo de bacterias que viven libres en el suelo o asociadas a las raíces de algunas plantas. Además, los relámpagos fijan también una pequeña cantidad de nitrógeno.

Algunas bacterias que fijan nitrógeno al suelo viven en las raíces de las plantas leguminosas.

Al combinarse con otros elementos, el nitrógeno da origen a compuestos diferentes. De esta forma puede ser utilizado por otros organismos del ecosistema.

N2 Nitrógeno atmosférico

o

NH3 Amoníaco

NH4+ Amonio

NO2– Nitrito

NO3– Nitrato

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Etapas del ciclo del nitrógeno

Nitrógeno atmosférico (N2)

Fijación biológica de nitrógeno

Fijación de nitrógeno por relámpagos

Desnitrificación

Descomposición Nitrificación Amonificación Bacterias que fijan nitrógeno

Amonificación Algunas bacterias utilizan el nitrógeno de los desechos animales, así como las plantas y animales en descomposición, para fabricar sus propias proteínas, liberando al suelo el nitrógeno que no utilizaron en forma de amoníaco (NH3) o amonio (NH+ 4 ).

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Unidad 2

Nitrificación En el suelo, otro grupo de bacterias transforman el amoníaco y el amonio en nitrito (NO–2), el que luego es transformado en nitrato (NO–3).

Bacterias nitrificantes

Asimilación Los vegetales absorben el nitrato del suelo y lo utilizan para fabricar proteínas, las que pasan a los animales a través de la cadena alimentaria. El ciclo se reinicia con los desechos de animales o cuando animales y vegetales mueren.

Bacterias desnitrificantes

Desnitrificación Parte del nitrato presente en el suelo se pierde en el proceso de desnitrificación, a través del cual algunas bacterias transforman el nitrato en nitrógeno gaseoso y lo liberan a la atmósfera.

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UNIDAD

Evaluando lo aprendido 1. Explica la importancia de los siguientes elementos en la naturaleza. a. Carbono.

b. Oxígeno.

c. Nitrógeno.

d. Agua.

2. Copia el siguiente esquema en tu cuaderno e identifica los procesos que están señalados con las flechas. Luego responde las preguntas planteadas.

a. ¿En qué capa de la Tierra se lleva a cabo el ciclo? b. Describe brevemente los procesos que ocurren en el ciclo. c. Dibuja en tu cuaderno los ciclos del carbono y del nitrógeno, y ubica el lugar en el que participan los organismos productores y descomponedores. d. ¿Qué ocurriría en los ciclos si se eliminan de la naturaleza a los organismos productores?

¿Cómo estuvo tu trabajo? Si reconociste la importancia de los elementos químicos en la actividad 1, ¡felicitaciones! De lo contrario repasa el contenido de las páginas 56, 60 y 63. Si identificaste los procesos de los ciclos de la naturaleza, ¡muy bien! Si cometiste alguna equivocación revisa el tema 2 de la unidad.

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GLOSARIO Efecto invernadero: gases (CO2, N2O, entre otros) acumulados en la atmósfera que impiden la salida de parte de la radiación proveniente del sol, que es reflejada por la superficie terrestre.

3. ALTERACIONES EN LOS CICLOS NATURALES En la actualidad, la mayoría de los sectores de la sociedad aceptan que estamos en presencia de un calentamiento global del planeta, el que influiría directamente en un cambio climático, también global. De acuerdo a lo que se conoce, el calentamiento global ha sido consecuencia del enorme aumento de las emisiones de ciertos gases hacia la atmósfera, producto de la actividad humana, a partir de la era industrial. La concentración de dióxido de carbono (CO2) y otros gases, como el óxido nitroso (N2O), ha generado un incremento del efecto invernadero natural, aumentando la temperatura del planeta, fenómeno conocido como calentamiento global. El calentamiento global ha provocado, además, cambios en la dinámica de los ciclos biogeoquímicos. Si las concentraciones de carbono y nitrógeno atmosférico están aumentando, ¿qué ocurre con el ciclo natural de estos gases?

Factores que alteran los ciclos del carbono y del nitrógeno.

Los ciclos del carbono y del nitrógeno se han modificado producto de la utilización de combustibles fósiles, la deforestación y algunos procesos agrícolas e industriales. Esto ha acelerado el flujo de estos gases hacia la atmósfera, provocando un cambio en su composición química. Aumento del efecto invernadero Mayor temperatura en la Tierra

Deforestación

Emanación de gases por uso de combustibles fósiles

Emanaciones de gases: CO2 y NO

Pérdida de la capacidad fotosintética Contaminación del ecosistema acuático por flujo de fertilizantes Cambio en la utilización de la tierra por agotamiento o desgaste de los suelos

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Cambios en la biodiversidad

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UNIDAD

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Analiza 1. Observa el siguiente gráfico y responde en tu cuaderno las preguntas planteadas.

¿Por qué las plantas, la tierra y los océanos tienen valores negativos de liberación de CO2? ¿Qué factor libera más CO2 a la atmósfera? ¿Qué representa el valor total en el gráfico? ¿Cuál es el valor aproximado de CO2 liberado a la atmósfera? ¿Cuál es el valor aproximado de CO2 que es capturado de la atmósfera producto da la acción humana? ¿En qué procesos se utiliza? f. Calcula la diferencia entre el CO2 liberado y el CO2 captado. ¿Qué representa ese valor?, ¿qué sucede con esa cantidad de CO2 en la naturaleza? g. Elabora una conclusión con los datos del gráfico, mencionando los efectos que ocasionan en la naturaleza la liberación y utilización de CO2. h. Imagina que el suministro de combustibles fósiles se agotara en 50 años, ¿qué ocurriría con la actividad humana?, ¿cómo incidiría esto en la naturaleza?

a. b. c. d. e.

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¿Qué ocurre con el agua al elevarse la temperatura del planeta? El aumento de la temperatura del planeta ha acelerado el ciclo hidrológico, es decir, los cambios de estado del agua en la naturaleza ocurren más rápidamente. Las principales consecuencias que podrían producirse debido a la alteración del ciclo hidrológico son las siguientes:

En regiones del planeta donde llueve poco, las precipitaciones disminuirían aún más y aumentarían en las zonas donde estas son más intensas.

Las variaciones en las precipitaciones provocaría que los suelos retengan menos cantidad de agua, por lo que existirían períodos de sequía muy prolongados.

Se produciría el deshielo de grandes glaciares, lo que provocaría un aumento del nivel del mar y una disminución de las fuentes de agua dulce disponibles para el consumo humano en algunos lugares.

Conociendo más En los últimos años se ha tomado conciencia a nivel mundial sobre la protección y el cuidado de la naturaleza. Los esfuerzos para evitar la amplificación del efecto invernadero deben concentrarse necesariamente en la reducción de las emisiones de los gases que lo originan y, así también, en detener la deforestación a nivel mundial. 68

Unidad 2

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UNIDAD

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Evaluando lo aprendido 1. Copia en tu cuaderno las siguientes oraciones y complétalas con los conceptos correspondientes. a. Producto de la actividad industrial, se emanan gases contaminantes como el …, y …, los que se acumulan en la … aumentando el efecto … . b. El aumento del efecto invernadero provoca a su vez un aumento de la … del planeta, lo cual puede incidir en el … de polos, cambios en la intensidad de … y períodos prolongados de … . 2. Nombra y explica en qué consisten las siguientes actividades humanas y cómo inciden en el ecosistema. a.

b.

c.

3. Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno. a. ¿Qué es el efecto invernadero?, ¿por qué se produce? b. ¿Qué consecuencias trae el aumento de gases como el CO2 en la atmósfera? c. ¿Qué consecuencias tiene para los seres vivos la alteración de los ciclos biogeoquímicos?

¿Cómo estuvo tu trabajo? Si respondiste correctamente las actividades, ¡muy bien! Si tuviste algún error; revisa nuevamente el contenido de las páginas 66 y 68 y vuelve a realizar las actividades.

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Taller PROCESOS CIENTÍFICOS Experimentación y control de variables

Al realizar una investigación, los científicos buscan poner a prueba la hipótesis. Para ello se deben diseñar experimentos que consideren los factores o variables involucrados en la hipótesis.

Científico

NITRÓGENO EN LA NATURALEZA Observación La fijación industrial del nitrógeno se realiza para obtener amoníaco, que es la materia prima para la elaboración de fertilizantes que se usan en la agricultura.

Problema científico ¿Qué efectos provocan los compuestos nitrogenados en las plantas?

Hipótesis Formen grupos de 3 ó 4 personas y, aplicando lo que han aprendido en la unidad, respondan las siguientes preguntas en el cuaderno. a. ¿Qué compuestos nitrogenados conoces? b. ¿Cómo utilizan el nitrógeno los productores y descomponedores? c. Formulen una hipóstesis que te permita responder el problema planteado.

Experimentación y control de variables Consigan los siguientes materiales: - 2 vasos plásticos transparentes. - 10 semillas de porotos. - algodón. - amonio o nitrato (se compra en una ferretería, florería o jardín de venta de plantas).

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Diseño experimental Con los materiales reunidos, elaboren un experimento que les permita descubrir qué efectos provoca el nitrógeno en las plantas. Tengan presente que deben incluir un patrón “control” que les permita comparar la variables dependiente con el tratamiento experimental. Por esta razón, se les piden dos vasos. Identifiquen y describan las variables de este experimento.

Recolección de datos Observen diariamente los cambios que experimentan las semillas de porotos y anótenlos en sus cuadernos. Una vez que aparezca el tallo comiencen a medirlo y a registrarlo. Elaboren una tabla para registrar los datos y las observaciones.

Análisis de resultados y conclusiones 1. 2. 3. 4.

¿Qué cambios experimentaron las semillas de porotos? ¿Hubo diferencias en el crecimiento de las plantas? Explica. ¿Qué variables estaban siendo manipuladas? Nómbralas. ¿De qué manera incidió el nitrógeno en el desarrollo de las plantas? Fundamenta tu respuesta, utilizando tus resultados. 5. ¿Qué ocurriría si los fertilizantes, como el amonio, se utilizaran en exceso? Propón un diseño experimental para comprobar lo que ocurriría con el uso abusivo de fertilizantes.

¿Cómo trabajé? Copia las siguientes preguntas en tu cuaderno y responde Sí o No, según corresponda.

1. ¿Logré establecer una hipótesis de trabajo acorde con el problema planteado? 2. ¿Diseñé un experimento que me ayudó a resolver el problema inicial? 3. En el laboratorio, ¿trabajé de manera ordenada y limpia? 4. ¿Escuché y respeté las opiniones de mis compañeros y compañeras de trabajo? 5. ¿Logré ordenar y analizar correctamente los resultados del experimento?

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Noticia

Científica

BLOQUE DE HIELO SE DESPRENDE EN LA ANTÁRTICA La masa de hielo tiene un tamaño tres veces mayor a la Isla de Pascua. Una de las zonas del planeta más afectadas por el calentamiento global es la Antártica. Durante los últimos 50 años, 6 placas de hielo del continente se han desintegrado. En febrero de 2008, científicos confirmaron el desprendimiento de una de las plataformas más grandes que aún se conservan en la Antártica, la plataforma Wilkins. El trozo de hielo que se desintegra equivale a tres veces el tamaño de la Isla de Pascua. Los científicos señalan el calentamiento global como responsable de lo que ocurre en este continente, es en esta zona del planeta donde los efectos climáticos se han dejado sentir con mayor fuerza. El aumento de la temperatura en la Antártica es de 0,5 ºC por década, durante los últimos 50 años.

Informes de la ONU señalan que el derretimiento de hielo en los polos ha provocado un aumento en el nivel del mar de 1,8 milímetros por año. Sin embargo, los expertos no creen que este desprendimiento en particular altere el nivel del mar, ya que corresponde a hielos flotantes.

Fuente: La Tercera, sección Tendencias, 26 de marzo de 2008, pág. 33. Adaptación.

Responde en tu cuaderno 1. ¿Por qué crees tú que los científicos se preocupan de los efectos del calentamiento global en lugares tan alejados del mundo? 2. ¿Cómo afecta a los seres vivos el desprendimiento de los hielos de la Antártica? 3. ¿Qué debemos hacer los humanos para prevenir desastres ecológicos como el derretimiento de los glaciares o el derretimiento de hielo en los polos?

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Unidad 2

Ciclo del agua Es la circulación del agua a través de los océanos, la atmósfera y la Tierra. Las etapas del ciclo del agua están relacionadas con los cambios de estado que esta experimenta en la naturaleza.

Ciclo del nitrógeno La circulación del nitrógeno en el ambiente requiere que este gas reaccione con otros elementos para formar compuestos que sean utilizables por los seres vivos.

Resumiendo

Alteraciones en el ecosistema Diversas actividades industriales han provocado que en la atmósfera se acumulen gases que han aumentado el efecto invernadero, lo cual ha generado cambios en la temperatura global del planeta.

Ciclo del carbono y del oxígeno Comprende el intercambio de oxígeno y carbono entre los seres vivos y el ambiente, el cual se realiza mediante procesos importantes, como la fotosíntesis, la respiración, la descomposición y la combustión.

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Ciclos biogeoquímicos Representan los cambios que experimentan ciertos elementos y compuestos químicos al ser transferidos desde los seres vivos al ambiente, o viceversa. Algunos ciclos son: el ciclo del agua, del carbono y del nitrógeno.

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La materia Importantes elementos y compuestos circulan estableciendo los ciclos en la naturaleza en los que participan los componentes bióticos y abióticos de un ecosistema.

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Responde nuevamente la sección Demuestro lo que sé…, de la página 47, y luego evalúa cuánto has avanzado.

1. Observa las siguientes fotografías y luego responde.

A

B

a. Nombra los componentes del ecosistema que observas en las fotografías. b. ¿Interactúan entre sí los componentes de cada ecosistema?, ¿cómo lo hacen? c. ¿Qué se necesita para mantener la vida en ambos ecosistemas? 2. Completa en tu cuaderno las siguientes oraciones. a. La energía que necesitan los seres vivos proviene del … . Esta es utilizada por las … para fabricar sus propios … . b. La energía … de un ser vivo a otro a través de una cadena … que está constituida por organismos …, … y … . c. Algunos elementos vitales para la vida en la Tierra son el …, … y el … los cuales se reciclan a través de los … . Compara tus respuestas con las iniciales, ¿han cambiado o se han mantenido igual? Indica cuáles cambiaron y cuáles no. Ahora profundiza tus respuestas

3. Completa la siguiente tabla con los elementos o compuestos correspondientes a cada descripción (agua, dióxido de carbono, oxígeno y/o nitrógeno). Característica

Sustancia

Se encuentra en la atmósfera. Se requiere para el proceso de respiración. No es utilizable directamente por los seres vivos. Es absorbido por las plantas para realizar la fotosíntesis. Es liberado en la respiración. Se libera como producto de la fotosíntesis.

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Mapa conceptual Utilizando los siguientes términos, construye un mapa conceptual. Puedes agregar otros términos si lo requieres.

Materia

Energía

Ciclos biogeoquímicos

Ciclo del agua

Naturaleza

Sol

Productores

Ecosistemas

Ciclo del carbono

Consumidores

Contaminación

Ciclo del nitrógeno

Descomponedores

Calentamiento global

¿Qué haces tú? El agua es un recurso natural renovable muy abundante en el planeta. Sin embargo, la mínima parte de ella es realmente útil para el consumo o uso por parte del ser humano. A pesar de esto, la actividad humana ha descuidado la protección y el mantenimiento de este vital recurso, arrojando toneladas de suciedad al agua, contaminándola con detergentes, arrojando basura química, entre otros. Evalúa tus actitudes Copia las siguientes preguntas en tu cuaderno y responde Sí o No a cada una.

1. ¿Crees que es importante cuidar el agua?, ¿por qué? 2. Elabora un listado del uso que haces del agua en un día y analiza qué aspectos podrías mejorar para su cuidado. 3. Si bien hay muchos factores que influyen en la contaminación del agua, ¿qué medidas propondrías a nivel industrial, doméstico y personal para cuidar este recurso? Comparte tus respuestas con tu curso y en conjunto propongan medidas concretas para promover el cuidado del agua en el colegio.

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¿Qué aprendiste? I. Lee las preguntas y selecciona la alternativa correcta en tu cuaderno. 1. ¿Qué factor(es) es(son) imprescindible(s) para los seres vivos? A. La energía. B. La materia inorgánica. C. La materia orgánica. D. La materia y la energía.

2. ¿En qué capas se desarrolla la vida en nuestro planeta? A. Litosfera. B. Atmósfera e hidrosfera. C. Hidrosfera y litosfera. D. Atmósfera, litosfera e hidrosfera.

3. ¿Cómo circulan la materia y la energía en la naturaleza? A. La energía circula a través de los seres vivos. B. La energía y la materia circulan a través de los ciclos biogeoquímicos. C. La energía fluye en una sola dirección, la materia fluye cíclicamente. D. Circulan entre la atmósfera y la litosfera.

4. ¿Qué procesos permiten que los seres vivos incorporen carbono? A. Respiración y alimentación. B. Fotosíntesis y respiración. C. Alimentación y fotosíntesis. D. Respiración, alimentación y fotosíntesis.

5. ¿Cuál de las siguientes aseveraciones, respecto al ciclo del carbono, es incorrecta? A. Los heterótrofos incorporan carbono del ambiente a través de la fotosíntesis. B. La descomposición de materia orgánica, libera CO2 a la atmósfera.

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C. Los animales obtienen carbono al alimentarse de plantas. D. El uso de combustibles fósiles, libera carbono hacia la atmósfera.

6. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones relacionadas con el ciclo del nitrógeno es correcta? A. Como producto de la desnitrificación se forma NO–3. B. Las plantas absorben nitrógeno en forma de nitrito y amonio. C. La gran fuente de nitrógeno en la naturaleza se encuentra en el suelo. D. La fijación de nitrógeno puede ocurrir por medio de la acción bacteriana.

7. El efecto invernadero es uno de los principales problemas ambientales de la actualidad. Al respecto ¿cuál de las siguientes situaciones no es causa de este fenómeno? A. El uso de combustibles fósiles. B. El fenómeno de calentamiento global. C. La deforestación. D. Emanaciones de gases como el CO2.

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II. Copia y completa en tu cuaderno la siguiente tabla.

Ciclo biogeoquímico

Elementos o compuestos que circulan

Organismos que participan

Principales fenómenos o procesos

Ciclo del carbono

Ciclo del nitrógeno

rno e d ua c u nt e pia Co

Ciclo del agua

III. Copia y responde brevemente las siguientes preguntas en tu cuaderno. a. b. c. d. e.

Menciona cuatro lugares a los que llega el agua después de caer como precipitación. ¿En qué formas se puede encontrar el agua en la Tierra? ¿Qué ocurriría si el agua de la Tierra dejara de evaporarse? ¿Qué papel desempeñan los animales en el ciclo del carbono? ¿Qué sucedería si todas las bacterias de la Tierra desaparecieran?

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